全陶瓷固态电池有望显著提高二次电池的能量密度、安全性能以及使用温度范围。作为其核心部件，室温快锂离子导体陶瓷材料的开发起到了关键作用。其中，卤化物固态电解质陶瓷材料具有能够匹配商业化层状氧化物正极材料的独特优势，在全固态电池领域具有较大的应用前景。然而，卤化物电解质陶瓷材料存在本征离子电导率较低、湿度稳定性差、合成原材料价格较高等问题，严重制约了其在全固态电池中的应用。
本文提出了利用价格低廉的Zr元素调控Li3ScCl6陶瓷电解质材料的(001)晶面择优取向和结构稳定性，成功获得了同时具有高锂离子传导能力、高电压窗口稳定性、高湿度稳定性和较低价格的Li2.5Sc0.5Zr0.5Cl6陶瓷电解质材料。该电解质材料的室温锂离子电导率高达2.23 mS cm-1，特别是其在5%相对湿度气氛下暴露12h后，物相结构和高锂离子电导率仍能保持。将其匹配LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2正极材料组装全固态锂金属电池，循环200周容量保持率高达90%。这种新结构调控策略有望推动卤化物固态电解质陶瓷的开发以及全陶瓷固态电池的商业化应用。
该工作在《Chemical Engineering Journal》（中科院一区，影响因子16.7）上以题为“High-Voltage Superionic and Humidity-Tolerant Li2.5Sc0.5Zr0.5Cl6Conductor for Lithium Batteries via Preferred Orientation” 在线发表（https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.140509）。深圳大学材料学院姚蕾助理教授为论文的唯一通讯作者，李文进博士后为该论文的第一作者，深圳大学为第一完成单位。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cej.2022.140509
项目支持：上述工作依托相关主持的科技项目包括中国科协青年人才托举工程项目、国家自然科学基金委员会青年基金、广东省自然科学基金面上项目、深圳市基础研究面上项目及高端人才启动项目、深圳大学青年教师启动项目。
